補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
- A" ]8 ]! {1 ]' Y　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

長　度：
7 [) f8 ?. e5 z+ g　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
. Q4 B' f) E  k! L6 o; e; l  I7 V# j
截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
) X8 L# q; C. Q9 f$ p( c
. p. y* ?! N% e' K溫　度：
; M% L) I. @/ `# P( E3 y$ y/ N　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
* V" M* y$ v7 Y
二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
5 H/ \" W6 H0 t' O) y/ ^) |  [
' v* \8 n7 x: U- c2 r8 x三、電阻的單位
% e- F8 }' q  s0 G: |+ s3 |　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
$ H; E6 H3 N! T7 l  A
( e3 C0 b7 R0 {6 o& w: b- F% R3 S2 Q
9 ?, n, ~( m) }8 f& S( |- U

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?

+ D2 b, K  _2 O3 P/ j' [
2 c# c9 J* |& @( y) A
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
* l; g* |3 h0 p1 s: y3 l
4 b0 G% i) y3 [給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
! `" W) n  l  z. k' C  b
+ X5 N" ~  n3 S9 c! w　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
4 B! `: B( Y, b- ]. V
0 y! a, b# E' V9 O; q7 o1 f' Q所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

9 F! n" z/ }4 \0 y; R3 {" ~這有點難，要慢慢看喔！
( @8 ]/ a/ C+ v! `

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：
: C0 K$ b& H1 C. Y' O& L" f
' p' \: T6 l/ u' x材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

2 [+ H: P# D5 e( F" o, a當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
  G8 a" k7 j( J( [  e2 f' e
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

3 U# P% a% b( w: I7 R佑平

哈．．．，問得好！

% X$ E. G4 e9 w7 q為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
* T1 M: r' C3 _8 F7 k# v壓的差距）。

9 K  h+ s: q+ r- W) h  T舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
. E8 L8 y( [! p$ m# E, H１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

' J; ^$ `* X' |/ M) ?# W2 k  p6 u這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
, v: ]9 z9 V% Y1 r1 m我終於懂了，謝謝老師的回答。
: O% S5 k' X3 `: t8 t0 C: i, [
1 B" c" S2 H) K0 f, v. S8 j8 J佑平

老師~~~
6 W' s4 `* l9 W6 }2 p# K5 c: ]) Z發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
! z0 ~6 I) i5 s9 W' n& m- p4 i如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
2 s0 `7 o8 g% n3 H% s% P2 j0 r還能走嗎?

6 W5 s) ~; g3 T我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

; H6 ^3 p, V( E2 Y  _& \跟據歐姆定律：

" @/ n- ?$ B$ H7 r6 c  K2 M　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
3 W/ Z3 r) X/ L" @) L- z8 r　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
8 v/ Q0 `, A. B3 ?7 Z4 j2 t
, w$ K4 @* }+ Y9 b$ m所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
; Q& `# t% S" {7 e/ N
" L+ a+ V. M3 j5 i　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
8 b: t5 `; r9 _
2 _8 D4 g* H  B  T" k! Y3 |　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
8 }% }& o5 h/ @接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
' i1 j% {& e* R
" @) E( f) N3 m7 w! z' Q把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
& ^9 o+ ?/ S; Q3 d4 w' R9 a% T) Y把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
4 R% n. M4 |$ K4 T: d( f0 Z對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
( o& x: M% w+ o! E6 z2 n) K8 V
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
- h6 K$ a+ u5 g8 |0 ?6 N對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
" P" p: Y" _2 M; O2 k# cLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
" h& r; p2 @4 ~8 I+ o對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
% K1 i+ P# Q" V+ ?8 J1 u3 a" B對嗎?老師

2 N; n3 J4 i' K0 E左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。